JP2015139797A

JP2015139797A - Processing device

Info

Publication number: JP2015139797A
Application number: JP2014013303A
Authority: JP
Inventors: 重松　孝一; Koichi Shigematsu; 重松　　孝一
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-08-03
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: JP6224470B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing device capable of surely detecting a focusing position of imaging means.SOLUTION: When a difference between reference aggregation brightness and present aggregation brightness is within an allowable value range by comparing the reference aggregation brightness stored in a reference aggregation brightness storage region and the present aggregation brightness stored in a present aggregation brightness storage region, a present focusing position stored in a present focusing position storage region is set as a focusing position of an objective lens, and when a difference between the reference aggregation brightness and the present aggregation brightness exceeds the allowable value range, the present focusing position and the present aggregation brightness are determined while adjusting strength of the light irradiated by irradiation means, and the present focusing position stored in the present focusing position storage region when a difference between the reference aggregation brightness and the present aggregation brightness becomes the allowable value range, is set as the focusing position of the objective lens.

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物にレーザー加工等の加工を施すための加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus for performing processing such as laser processing on a workpiece such as a semiconductor wafer.

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように形成された半導体ウエーハは、レーザー加工装置や切削装置等の加工装置により分割予定ラインに沿って分割され、携帯電話やパソコン等の電気機器に利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are defined by a plurality of division lines formed in a lattice shape on the surface of a semiconductor wafer having a substantially disk shape, and devices such as ICs, LSIs, etc. are defined in the partitioned regions. Form. The semiconductor wafer formed in this way is divided along a scheduled division line by a processing device such as a laser processing device or a cutting device, and is used for an electric device such as a mobile phone or a personal computer.

半導体ウエーハ等の被加工物に加工を施す加工装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像して加工すべき領域を検出するための撮像手段と、該撮像手段によって検出された加工領域に加工を施すレーザー光線照射手段や切削手段等の加工手段を具備している。 A processing apparatus for processing a workpiece such as a semiconductor wafer includes a chuck table for holding the workpiece, and an imaging means for detecting a region to be processed by imaging the workpiece held on the chuck table. And processing means such as laser beam irradiation means and cutting means for processing the processing region detected by the imaging means.

上述した撮像手段は、被加工物に光を照射する照射手段と、被加工物からの反射光を捉える対物レンズと、該対物レンズが捉えた反射光の明度を電気信号に変換する複数の画素からなるCCD等の固体撮像素子とを具備しており、加工すべき領域である分割予定ラインを検出してレーザー光線照射手段の集光器や切削手段の切削ブレードを分割予定ラインに位置付ける(例えば特許文献１参照)。 The imaging unit described above includes an irradiation unit that irradiates light on a workpiece, an objective lens that captures reflected light from the workpiece, and a plurality of pixels that convert the brightness of the reflected light captured by the objective lens into an electrical signal. A solid-state imaging device such as a CCD, and detects a division line to be processed, and positions a condenser of a laser beam irradiation means and a cutting blade of a cutting means on the division line (for example, a patent) Reference 1).

また、撮像手段は、撮像手段の直下にチャックテーブルに保持された被加工物を位置付け被加工物に光を照射して撮像し、撮像手段を段階的に下降させながら複数の画像を取り込み、取り込んだ複数の画像を微分処理してコントラストの微分値が最大となる位置を撮像手段を構成する対物レンズの位置を合焦点位置として定めるオートフォーカス機能を備えている(例えば特許文献２、特許文献３参照)。 The imaging means positions the workpiece held by the chuck table directly below the imaging means, irradiates the workpiece with light, takes images, and captures and captures a plurality of images while lowering the imaging means stepwise. In addition, an autofocus function is provided in which the position at which the differential value of contrast is maximized by differentiating a plurality of images and the position of the objective lens constituting the imaging means is determined as the in-focus position (for example, Patent Documents 2 and 3). reference).

そして、レーザー加工装置においては、合焦点位置を基準としてレーザー光線照射手段を構成する集光器の集光点位置を定めている。 And in a laser processing apparatus, the condensing point position of the condensing device which comprises a laser beam irradiation means is defined on the basis of a focus position.

特公平６−１９６７０号公報Japanese Patent Publication No. 6-19670 特開昭６１−１９８２０４号公報JP-A-61-198204 特開２０１２−２５６７９５号公報JP 2012-256695 A

而して、撮像手段による合焦点位置を求める際に、被加工物に照射する光の強さが変化したり被加工物からの反射率の変化によってコントラストの微分値の最大値と合焦点位置とが変化する。このため、合焦点位置を基準としてレーザー光線照射手段を構成する集光器の集光点の位置を定めると、被加工物に対して適正な位置にレーザー光線の集光点を位置付けることができず、被加工物に適正なレーザー加工を施すことができないという問題がある。
このような問題は、撮像手段によって撮像された明度のコントラストを微分処理し微分値の最大値を求め、この最大値が求められた撮像手段を構成する対物レンズの位置を合焦点位置としている加工装置においても存在する。 Thus, when obtaining the in-focus position by the imaging means, the maximum contrast differential value and the in-focus position vary depending on the intensity of light irradiating the work piece or the change in reflectance from the work piece. And change. For this reason, if the position of the condensing point of the condenser constituting the laser beam irradiation means is determined with reference to the focal point position, the condensing point of the laser beam cannot be positioned at an appropriate position with respect to the workpiece, There is a problem that proper laser processing cannot be performed on the workpiece.
Such a problem is that the contrast of the brightness imaged by the imaging means is differentiated to obtain the maximum value of the differential value, and the position of the objective lens constituting the imaging means from which the maximum value is obtained is used as the in-focus position. Also present in the device.

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、撮像手段の合焦点位置を確実に検出することができる加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described facts, and a main technical problem thereof is to provide a processing apparatus that can reliably detect a focal position of an imaging unit.

上記主たる技術的課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段とを具備し、
該撮像手段は、光の強さを調整して被加工物に光を照射する照射手段と、被加工物からの反射光を捉える対物レンズと、該対物レンズが捉えた反射光の明度を電気信号に変換する複数の画素からなる固体撮像素子とを具備している加工装置であって、
該撮像手段の該対物レンズを該チャックテーブルに保持された被加工物に接近および離反する方向（Z軸方向）に移動せしめる焦点調整手段と、該焦点調整手段によって移動せしめられた該対物レンズの位置を検出するZ方向位置検出手段と、該固体撮像素子および該焦点調整手段からの信号に基づいて該撮像手段の合焦点位置を求める制御手段と、を具備し、
該制御手段は、
該照射手段によって照射される光の強さを所定の値に設定するとともに該焦点調整手段を作動して対物レンズをZ軸方向に移動させつつ該対物レンズの複数のZ軸方向位置での画像を取り込み、該複数の画像における明度の微分値が最大となった際の該対物レンズのZ軸方向位置を基準合焦点位置として記憶する基準合焦点位置記憶領域および該基準合焦点位置における複数の画素の明度を合算した基準合算明度を記憶する基準合算明度記憶領域と、
該照射手段によって照射される光の強さを所定の値に設定するとともに該焦点調整手段を作動して対物レンズをZ軸方向に移動させつつ該対物レンズの複数のZ軸方向位置での画像を取り込み、該複数の画像における明度の微分値が最大となった際の該対物レンズのZ軸方向位置を現在合焦点位置として記憶する現在合焦点位置記憶領域および該現在合焦点位置における複数の画素の明度を合算した現在合算明度を記憶する現在合算明度記憶領域と、を有するメモリーを備えており、
該基準合算明度記憶領域に記憶された基準合算明度と該現在合算明度記憶領域に記憶された現在合算明度とを比較して、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲である場合には、該現在合焦点位置記憶領域に記憶されている現在合焦点位置を該対物レンズの合焦点位置とし、
基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲を超えている場合は、該照射手段によって照射される光の強さを調整しつつ現在合焦点位置および現在合算明度を求め、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲になったときの該現在合焦点位置記憶領域に記憶されている現在合焦点位置を該対物レンズの合焦点位置とする、
ことを特徴とする加工装置が提供される。 In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a chuck table having a holding surface for holding a workpiece, a processing means for processing the workpiece held by the chuck table, and the chuck Imaging means for imaging the workpiece held on the table,
The imaging means includes an irradiating means for adjusting the intensity of light to irradiate the workpiece with light, an objective lens for capturing reflected light from the workpiece, and the brightness of the reflected light captured by the objective lens. A processing apparatus comprising a solid-state imaging device composed of a plurality of pixels to be converted into signals,
Focus adjusting means for moving the objective lens of the imaging means in a direction (Z-axis direction) approaching and moving away from the workpiece held on the chuck table, and the objective lens moved by the focus adjusting means Z-direction position detection means for detecting the position, and control means for obtaining the in-focus position of the imaging means based on signals from the solid-state imaging device and the focus adjustment means,
The control means includes
The intensity of light emitted by the irradiating means is set to a predetermined value and the focus adjusting means is operated to move the objective lens in the Z-axis direction while images of the objective lens at a plurality of Z-axis direction positions And a reference in-focus position storage area for storing the Z-axis direction position of the objective lens when the differential value of brightness in the plurality of images is maximized as a reference in-focus position, and a plurality of reference in-focus positions A reference summed brightness storage area for storing a reference summed brightness obtained by summing up the brightness of pixels;
The intensity of light emitted by the irradiating means is set to a predetermined value and the focus adjusting means is operated to move the objective lens in the Z-axis direction while images of the objective lens at a plurality of Z-axis direction positions , And a current in-focus position storage area for storing the Z-axis direction position of the objective lens when the differential value of brightness in the plurality of images is maximized as a current in-focus position, and a plurality of in-focus positions at the current in-focus position A memory having a current combined lightness storage area for storing the current combined lightness obtained by adding together the lightness of pixels;
When the reference total lightness stored in the reference total lightness storage area is compared with the current total lightness stored in the current total lightness storage area, and the difference between the reference total lightness and the current total lightness is within an allowable value range Includes the current in-focus position stored in the current in-focus position storage area as the in-focus position of the objective lens,
When the difference between the reference total brightness and the current total brightness exceeds the allowable range, the current total focal position and the current total brightness are obtained while adjusting the intensity of light emitted by the irradiation means. The current in-focus position stored in the current in-focus position storage area when the difference between the current and total brightness is within the allowable range, and the in-focus position of the objective lens.
The processing apparatus characterized by this is provided.

上記加工手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光してチャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該集光器をZ軸方向に移動せしめる集光点位置調整手段とを備えたレーザー光線照射手段であり、
上記メモリーは、基準合焦点位置記憶領域に格納された基準合焦点位置と集光器の集光点位置との位置関係を記憶する適正位置関係記憶領域を備えている。 The processing means includes a laser beam oscillation means for oscillating a laser beam, a condenser for condensing the laser beam oscillated from the laser beam oscillation means and irradiating the workpiece held on the chuck table, and the condenser. It is a laser beam irradiation means equipped with a condensing point position adjusting means for moving in the Z-axis direction,
The memory includes an appropriate positional relationship storage area that stores the positional relationship between the reference focused position stored in the reference focused position storage area and the condensing point position of the condenser.

本発明による加工装置は上記のように構成され、基準合算明度記憶領域に記憶された基準合算明度と現在合算明度記憶領域に記憶された現在合算明度とを比較して、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲である場合には、該現在合焦点位置記憶領域に記憶されている現在合焦点位置を該対物レンズの合焦点位置とし、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲を超えている場合は、照射手段によって照射される光の強さを調整しつつ現在合焦点位置および現在合算明度を求め、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲になったときの該現在合焦点位置記憶領域に記憶されている現在合焦点位置を該対物レンズの合焦点位置とするので、基準合算明度記憶領域に格納された基準合算明度を再現して撮像手段によってチャックテーブルに保持された被加工物を撮像し対物レンズの合焦点位置を安定して検出することができる。 The processing device according to the present invention is configured as described above, and compares the reference total brightness stored in the reference total brightness storage area with the current total brightness stored in the current total brightness storage area, and the reference total brightness and the current total When the difference from the brightness is within the allowable range, the current in-focus position stored in the current in-focus position storage area is set as the in-focus position of the objective lens, and the difference between the reference total brightness and the current total brightness is If the value exceeds the allowable value range, the current focus position and the current combined lightness are obtained while adjusting the intensity of light emitted by the irradiation means, and the difference between the reference combined lightness and the current combined lightness is within the allowable value range. Since the current in-focus position stored in the current in-focus position storage area is set as the in-focus position of the objective lens, the reference total brightness stored in the reference total brightness storage area is reproduced and imaged. By means Imaging the workpiece held in Kkuteburu can be stably detected in-focus position of the objective lens.

本発明に従って構成された加工装置としてのレーザー加工装置の斜視図。The perspective view of the laser processing apparatus as a processing apparatus comprised according to this invention. 図１に示すレーザー加工装置に装備される撮像手段と集光器との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the imaging means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。The block block diagram of the control means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図および半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープに貼着された状態を示す斜視図。The perspective view of the semiconductor wafer as a workpiece, and the perspective view which shows the state affixed on the protective tape with which the semiconductor wafer was mounted | worn to the cyclic | annular flame | frame. 図３に示す制御手段によって作成されるマップ(１)を示す図。The figure which shows the map (1) created by the control means shown in FIG. 図３に示す制御手段によって作成されるマップ(２)を示す図。The figure which shows the map (2) created by the control means shown in FIG.

以下、本発明に従って構成された加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a processing apparatus configured according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１には、本発明に従って構成された加工装置としてのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記Ｘ軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット５とを具備している。 FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus as a processing apparatus configured according to the present invention. A laser processing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a stationary base 2 and a chuck table mechanism that is disposed on the stationary base 2 so as to be movable in a machining feed direction (X-axis direction) indicated by an arrow X and holds a workpiece. 3, a laser beam irradiation unit support mechanism 4 disposed on the stationary base 2 so as to be movable in an indexing feed direction (Y axis direction) indicated by an arrow Y orthogonal to the X axis direction, and the laser beam irradiation unit support mechanism 4 And a laser beam irradiation unit 5 as a laser beam irradiation means disposed so as to be movable in the condensing point position adjustment direction (Z-axis direction) indicated by an arrow Z.

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にＸ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にＸ軸方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円形形状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。 The chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31 and 31 disposed in parallel along the X-axis direction on the stationary base 2, and is arranged on the guide rails 31 and 31 so as to be movable in the X-axis direction. A first sliding block 32 provided, a second sliding block 33 movably disposed on the first sliding block 32 in the Y-axis direction, and a cylindrical member on the second sliding block 33 And a chuck table 36 as a workpiece holding means. The chuck table 36 includes a suction chuck 361 formed of a porous material, and holds, for example, a circular semiconductor wafer as a workpiece on a holding surface which is the upper surface of the suction chuck 361 by suction means (not shown). It is supposed to be. The chuck table 36 configured as described above is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34. The chuck table 36 is provided with a clamp 362 for fixing an annular frame that supports a workpiece such as a semiconductor wafer via a protective tape.

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。 The first sliding block 32 has a pair of guided grooves 321 and 321 fitted to the pair of guide rails 31 and 31 on the lower surface thereof, and is parallel to the upper surface along the Y-axis direction. A pair of formed guide rails 322 and 322 are provided. The first sliding block 32 configured in this manner moves in the X-axis direction along the pair of guide rails 31, 31 when the guided grooves 321, 321 are fitted into the pair of guide rails 31, 31. Configured to be possible. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes a processing feed means 37 for moving the first slide block 32 along the pair of guide rails 31, 31 in the X-axis direction. The processing feed means 37 includes a male screw rod 371 disposed in parallel between the pair of guide rails 31 and 31, and a drive source such as a pulse motor 372 for rotationally driving the male screw rod 371. One end of the male screw rod 371 is rotatably supported by a bearing block 373 fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 372 by transmission. The male screw rod 371 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the first sliding block 32. Therefore, the first sliding block 32 is moved along the guide rails 31 and 31 in the X-axis direction by driving the male screw rod 371 forward and backward by the pulse motor 372.

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。 The second sliding block 33 is provided with a pair of guided grooves 331 and 331 which are fitted to a pair of guide rails 322 and 322 provided on the upper surface of the first sliding block 32 on the lower surface thereof. By fitting the guided grooves 331 and 331 to the pair of guide rails 322 and 322, the guided grooves 331 and 331 are configured to be movable in the Y-axis direction. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment has a first index for moving the second slide block 33 along the pair of guide rails 322 and 322 provided in the first slide block 32 in the Y-axis direction. A feeding means 38 is provided. The first index feed means 38 includes a male screw rod 381 disposed in parallel between the pair of guide rails 322 and 322, and a drive source such as a pulse motor 382 for rotationally driving the male screw rod 381. It is out. One end of the male screw rod 381 is rotatably supported by a bearing block 383 fixed to the upper surface of the first sliding block 32, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 382. The male screw rod 381 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the second sliding block 33. Therefore, by driving the male screw rod 381 forward and backward by the pulse motor 382, the second slide block 33 is moved along the guide rails 322 and 322 in the Y-axis direction.

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。 The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of guide rails 41 and 41 disposed in parallel along the Y-axis direction on the stationary base 2 and a direction indicated by an arrow Y on the guide rails 41 and 41. A movable support base 42 is provided so as to be movable. The movable support base 42 includes a movement support portion 421 that is movably disposed on the guide rails 41, 41, and a mounting portion 422 that is attached to the movement support portion 421. The mounting portion 422 is provided with a pair of guide rails 423 and 423 extending in the Z-axis direction on one side surface in parallel. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 in the illustrated embodiment includes a second index feed means 43 for moving the movable support base 42 along the pair of guide rails 41 and 41 in the Y-axis direction. The second index feed means 43 includes a male screw rod 431 disposed in parallel between the pair of guide rails 41, 41, and a drive source such as a pulse motor 432 for rotationally driving the male screw rod 431. It is out. One end of the male screw rod 431 is rotatably supported by a bearing block (not shown) fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 432. The male screw rod 431 is screwed into a female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the moving support portion 421 constituting the movable support base 42. For this reason, when the male screw rod 431 is driven to rotate forward and reversely by the pulse motor 432, the movable support base 42 is moved along the guide rails 41, 41 in the Y-axis direction.

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられた円筒形状のユニットハウジング５２を具備しており、ユニットホルダ５１が上記可動支持基台４２の装着部４２２に一対の案内レール４２３、４２３に沿って移動可能に配設されている。ユニットホルダ５１に取り付けられたユニットハウジング５２には、図示しないＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。そして、上記ユニットハウジング５２の先端部には、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光器５２１が装着されている。 A laser beam irradiation unit 5 as a laser beam irradiation unit in the illustrated embodiment includes a unit holder 51 and a cylindrical unit housing 52 attached to the unit holder 51, and the unit holder 51 includes the movable support base. The mounting portion 422 of the base 42 is disposed so as to be movable along a pair of guide rails 423 and 423. A unit housing 52 attached to the unit holder 51 is provided with a pulse laser beam oscillation means including a pulse laser beam oscillator (not shown) composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator and a repetition frequency setting means. A condenser 521 for condensing the pulse laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillating means is attached to the tip of the unit housing 52.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、ユニットホルダ５１を可動支持基台４２の装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）即ちチャックテーブル３６の保持面に対して垂直な方向に移動させるための集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３を具備している。集光点位置付け手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、上記レーザー照射ユニット５を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することにより位置検出兼レーザー照射ユニット５を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー照射ユニット５を下方に移動するようになっている。 In the laser processing apparatus 1 in the illustrated embodiment, the unit holder 51 is moved along a pair of guide rails 423 and 423 provided on the mounting portion 422 of the movable support base 42, and a condensing point position adjustment direction (Z A condensing point position adjusting means / focal position adjusting means 53 for moving in the direction (axial direction), that is, in a direction perpendicular to the holding surface of the chuck table 36 is provided. The condensing point positioning means 53 includes a male screw rod (not shown) disposed between the pair of guide rails 423 and 423, and a drive source such as a pulse motor 532 for rotationally driving the male screw rod. Then, the laser irradiation unit 5 is moved along the guide rails 423 and 423 in the Z-axis direction by driving the male screw rod (not shown) in the forward and reverse directions by the pulse motor 532. In the illustrated embodiment, the position detection and laser irradiation unit 5 is moved upward by driving the pulse motor 532 forward, and the laser irradiation unit 5 is moved downward by driving the pulse motor 532 in reverse. It has become.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、レーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２の集光点位置調整方向（Z軸方向）位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段５４を具備している。Z軸方向位置検出手段５４は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５４aと、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５４aに沿って移動する読み取りヘッド５４bとからなっている。このZ軸方向位置検出手段５４の読み取りヘッド５４bは、図示の実施形態においては０．1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２のZ軸方向位置を求める。なお、上記集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３の駆動源としてパルスモータ５３２を用いた場合には、パルスモータ５３２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２のZ軸方向の移動を検出することもできる。また、上記集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、レーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２の移動量を検出することもできる。 The laser processing apparatus 1 in the illustrated embodiment includes a Z-axis direction position detection means 54 for detecting a condensing point position adjustment direction (Z-axis direction) position of a unit housing 52 constituting the laser beam irradiation unit 5. Yes. The Z-axis direction position detecting means 54 includes a linear scale 54a disposed in parallel with the guide rails 423 and 423, a reading head 54b attached to the unit holder 51 and moving along with the unit holder 51 along the linear scale 54a. It is made up of. In the illustrated embodiment, the reading head 54b of the Z-axis direction position detecting means 54 sends a pulse signal of one pulse every 0.1 μm to the control means described later. And the control means mentioned later calculates | requires the Z-axis direction position of the unit housing 52 which comprises the laser beam irradiation unit 5 by counting the input pulse signal. When a pulse motor 532 is used as a drive source for the condensing point position adjusting unit / focal point position adjusting unit 53, the drive pulse of the control unit described later that outputs a drive signal to the pulse motor 532 is counted. The movement of the unit housing 52 constituting the laser beam irradiation unit 5 in the Z-axis direction can also be detected. When a servo motor is used as a drive source for the condensing point position adjusting means / focal position adjusting means 53, a pulse signal output from a rotary encoder that detects the rotation speed of the servo motor is sent to the control means described later. The amount of movement of the unit housing 52 constituting the laser beam irradiation unit 5 can also be detected by counting the pulse signals input by the control means.

上記レーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２の前端部には、撮像手段６が配設されている。この撮像手段６について、図２を参照して説明する。
図２に示す撮像手段６は、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wからの反射光を捉える対物レンズ６１と、該対物レンズ６１が捉えた反射光の明度を電気信号に変換する複数の画素からなるCCD等の固体撮像素子６２と、被加工物Wに光を照射する照明手段６３を具備している。固体撮像素子６２は例えば１０００万画素を備えており、各画素は２５６階層の明度に対応した電気信号を後述する制御手段に送る。なお、照明手段６３は、電流調整手段６４によって照射する光の強さが調整されるようになっている。このように構成された撮像手段６はレーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２の前端部に配設されているので、集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３によってユニットハウジング５２を集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動することにより対物レンズ６１も集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめられる。従って、集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３は、対物レンズ６１をチャックテーブル３６に保持された被加工物に接近および離反する方向であるZ軸方向に移動せしめる焦点調整手段としても機能する。 An imaging means 6 is disposed at the front end of the unit housing 52 constituting the laser beam irradiation unit 5. The imaging means 6 will be described with reference to FIG.
The imaging unit 6 shown in FIG. 2 includes an objective lens 61 that captures reflected light from the workpiece W held on the chuck table 36, and a plurality of brightness values of the reflected light captured by the objective lens 61 into electrical signals. A solid-state imaging device 62 such as a CCD including pixels and an illuminating means 63 for irradiating the workpiece W with light are provided. The solid-state imaging device 62 includes, for example, 10 million pixels, and each pixel sends an electrical signal corresponding to the brightness of 256 layers to a control unit described later. The illumination means 63 is configured so that the intensity of light irradiated by the current adjustment means 64 is adjusted. Since the imaging means 6 configured in this way is disposed at the front end of the unit housing 52 constituting the laser beam irradiation unit 5, the unit housing 52 is condensed by the condensing point position adjusting means / focal position adjusting means 53. By moving in the point position adjustment direction (Z-axis direction), the objective lens 61 is also moved in the condensing point position adjustment direction (Z-axis direction). Therefore, the condensing point position adjusting means / focal position adjusting means 53 also functions as a focus adjusting means for moving the objective lens 61 in the Z-axis direction, which is a direction approaching and moving away from the workpiece held on the chuck table 36. To do.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、図３に示す制御手段７を具備している。制御手段７はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）７１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２と、読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３と、カウンター７４と、入力インターフェース７５および出力インターフェース７６とを備えている。このように構成された制御手段７の入力インターフェース７５には、上記Z軸方向位置検出手段５４、撮像手段６の固体撮像素子６２等からの検出信号が入力される。そして、制御手段７の出力インターフェース７６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３、レーザー光線照射手段８、電流調整手段６４等に制御信号を出力する。なお、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３は、後述する基準合焦点位置記憶領域７３a、基準合算明度記憶領域７３b、現在合焦点位置記憶領域７３c、現在合算明度記憶領域７３d、適正位置関係記憶領域７３e等の記憶領域を備えている。 The laser processing apparatus 1 in the illustrated embodiment includes a control means 7 shown in FIG. The control means 7 is constituted by a computer, a central processing unit (CPU) 71 that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) 72 that stores a control program and the like, and a readable / writable random access memory (RAM). 73, a counter 74, an input interface 75 and an output interface 76. Detection signals from the Z-axis direction position detection unit 54 and the solid-state image sensor 62 of the imaging unit 6 are input to the input interface 75 of the control unit 7 configured as described above. From the output interface 76 of the control means 7, the pulse motor 372, the pulse motor 382, the pulse motor 432, the pulse motor 532, the focal point position adjusting means / focus position adjusting means 53, the laser beam irradiation means 8, and the current adjusting means. A control signal is output to 64 or the like. The random access memory (RAM) 73 includes a reference focused position storage area 73a, a reference combined brightness storage area 73b, a current focused position storage area 73c, a current combined brightness storage area 73d, an appropriate positional relationship storage area 73e, and the like which will be described later. Storage area.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は以上のように構成されており、以下撮像手段６における対物レンズ６１の合焦点位置を求める手順について説明する。
図４の(a)には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図４に示す半導体ウエーハ１０は、表面１０ａには格子状に形成された複数の分割予定ライン１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図４の(b)に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる例えば厚みが１００μmの保護テープTに表面１０ａ側を貼着する（保護テープ貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。 The laser processing apparatus 1 in the illustrated embodiment is configured as described above, and the procedure for obtaining the in-focus position of the objective lens 61 in the imaging means 6 will be described below.
FIG. 4A shows a perspective view of a semiconductor wafer as a workpiece. A semiconductor wafer 10 shown in FIG. 4 has devices 102 such as ICs and LSIs formed on a surface 10a in a plurality of regions partitioned by a plurality of division lines 101 formed in a lattice shape. The semiconductor wafer 10 formed in this way has a surface 10a side on a protective tape T made of a synthetic resin sheet such as polyolefin and attached to an annular frame F as shown in FIG. Adhere (protective tape application process). Accordingly, the back surface 10b of the semiconductor wafer 10 is on the upper side.

上述したレーザー加工装置１における撮像手段６の合焦点を求めるには、先ずチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の保護テープT 側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープTを介して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保護テープTを介して保持された半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。このようにして、ウエーハ保持工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付ける。 In order to obtain the focal point of the imaging means 6 in the laser processing apparatus 1 described above, first, the protective tape T side of the semiconductor wafer 10 is placed on the chuck table 36. Then, by operating a suction means (not shown), the semiconductor wafer 10 is sucked and held on the chuck table 36 via the protective tape T (wafer holding step). Therefore, the back surface 10b of the semiconductor wafer 10 held on the chuck table 36 via the protective tape T is on the upper side. When the wafer holding step is performed in this way, the processing feed means 37 is operated to position the chuck table 36 that sucks and holds the semiconductor wafer 10 directly below the imaging means 6.

チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられたならば、制御手段７は電流調整手段６４を制御して照明手段６３によって照射される光の強さを所定の値に設定する。そして、制御手段７は集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３を作動して撮像手段６が装着されているレーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２をZ軸方向に移動しつつ対物レンズ６１の複数のZ方向位置で固体撮像素子６２によって撮像した画像を取り込む。次に、制御手段７は、固体撮像素子６２によって撮像した複数の画像における複数の画素の明度の微分値を求め、図５に示すようにZ軸方向位置検出手段５４からの検出信号に基づく各Z方向位置における明度の微分値との関係マップ（１）を作成する。なお、画素の明度の微分値の求め方については例えば上記特開昭６１−１９８２０４号公報に開示された方法を用いることができる。そして、制御手段７は、画素の明度の微分値が最大となるZ方向位置(図５に示す実施形態においてはZ4)を基準合焦点位置とするとともに、該基準合焦点位置における複数の画素の明度を合算した合算値を演算する(図５に示す実施形態においては１０００)。このようにして、基準合焦点位置および該基準合焦点位置における複数の画素の明度の合算値を求めたならば、制御手段７は基準合焦点位置(図５に示す実施形態においてはZ4)をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の基準合焦点位置記憶領域７３aに格納するとともに、基準合焦点位置（Z4）における複数の画素の明度の合算値(図５に示す実施形態においては１０００)を基準合算明度としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の基準合算明度記憶領域９３bに格納する。 If the chuck table 36 is positioned directly below the imaging means 6, the control means 7 controls the current adjusting means 64 to set the intensity of light emitted by the illumination means 63 to a predetermined value. Then, the control means 7 operates the condensing point position adjusting means / focal position adjusting means 53 to move the unit housing 52 constituting the laser beam irradiation unit 5 on which the imaging means 6 is mounted while moving the objective lens in the Z-axis direction. Images captured by the solid-state image sensor 62 at a plurality of positions 61 in the Z direction are captured. Next, the control means 7 obtains differential values of the brightness of a plurality of pixels in a plurality of images picked up by the solid-state image sensor 62, and each based on the detection signal from the Z-axis direction position detecting means 54 as shown in FIG. A relation map (1) with the differential value of the brightness at the position in the Z direction is created. For example, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-198204 can be used as a method for obtaining the differential value of the brightness of the pixel. Then, the control means 7 sets the position in the Z direction (Z4 in the embodiment shown in FIG. 5) where the differential value of the brightness of the pixel is the maximum as the reference in-focus position, and a plurality of pixels at the reference in-focus position. The total value obtained by adding the brightness is calculated (1000 in the embodiment shown in FIG. 5). In this way, when the combined value of the reference in-focus position and the brightness of the plurality of pixels at the reference in-focus position is obtained, the control means 7 determines the reference in-focus position (Z4 in the embodiment shown in FIG. 5). In addition to being stored in the reference in-focus position storage area 73a of the random access memory (RAM) 73, the sum of the brightness values (1000 in the embodiment shown in FIG. 5) of the plurality of pixels at the reference in-focus position (Z4) is added. The brightness is stored in the reference combined brightness storage area 93 b of the random access memory (RAM) 73.

また、図示の実施形態における加工装置としてのレーザー加工装置１においては、レーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット５の集光器５２１の集光点を半導体ウエーハ１０の上面に位置付けた状態における集光器５２１のZ方向位置を求める。このZ軸方向位置の求め方としては、集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３を作動して集光器５２１をZ軸方向に段階的に移動しつつレーザー光線を照射し、最も面積が小さい状態におけるZ軸方向位置検出手段５４からの検出信号に基づくZ方向位置を集光器５２１の集光点位置（Zp）とする。そして、制御手段７は、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の基準合焦点位置記憶領域７３aに格納された基準合焦点位置（Z４）と集光器５２１の集光点位置（Zp）とのZ軸方向位置の差（Δz＝Z4−Zp）を求め、このZ軸方向位置の差（Δz＝Z4−Zp）を適正位置関係としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の適正位置関係記憶領域７３eに格納する。従って、撮像手段６の対物レンズ６１の合焦点位置を基準として、レーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット５の集光器５２１の集光点位置を定めていることで被加工物に対して適正な位置にレーザー光線の集光点を位置付けることができる。 Further, in the laser processing apparatus 1 as the processing apparatus in the illustrated embodiment, the condenser in a state where the condensing point of the condenser 521 of the laser beam irradiation unit 5 as the laser beam irradiation means is positioned on the upper surface of the semiconductor wafer 10. The Z direction position of 521 is obtained. As a method for obtaining the position in the Z-axis direction, the condensing point position adjusting means / focal position adjusting means 53 is operated to irradiate the laser beam while moving the condenser 521 stepwise in the Z-axis direction. The Z-direction position based on the detection signal from the Z-axis direction position detection means 54 in the small state is set as the condensing point position (Zp) of the condenser 521. Then, the control means 7 performs Z between the reference focal position (Z4) stored in the reference focal position storage area 73a of the random access memory (RAM) 73 and the condensing point position (Zp) of the condenser 521. An axial position difference (Δz = Z4−Zp) is obtained, and the Z-axis direction position difference (Δz = Z4−Zp) is stored in the appropriate positional relationship storage area 73e of the random access memory (RAM) 73 as an appropriate positional relationship. To do. Therefore, the focal point position of the condenser 521 of the laser beam irradiation unit 5 as the laser beam irradiation unit is determined on the basis of the in-focus position of the objective lens 61 of the imaging unit 6, so that it is appropriate for the workpiece. The condensing point of the laser beam can be positioned at the position.

次に、被加工物として次の半導体ウエーハ１０がチャックテーブル３６に保持された場合の撮像手段６における対物レンズ６１の合焦点位置の検出手順について説明する。
上述したように半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。そして、加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付ける。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられたならば、制御手段７は電流調整手段６４を制御して照明手段６３によって照射される光の強さを所定の値に設定する。そして、制御手段７は集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段５３を作動して撮像手段６が装着されているレーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２をZ軸方向に移動しつつ対物レンズ６１の複数のZ軸方向位置で固体撮像素子６２によって撮像した画像を取り込む。次に、制御手段７は、固体撮像素子６２によって撮像した複数の画像における複数の画素の明度の微分値を求め、図６に示すようにZ軸方向位置検出手段５４からの検出信号に基づく各Z方向位置における明度の微分値との関係マップ（２）を作成する。そして、制御手段７は、画素の明度の微分値が最大となるZ方向位置(図６に示す実施形態においてはZ3)を現在合焦点位置とするとともに、該現在合焦点位置における複数の画素の明度を合算した合算値を演算する(図６に示す実施形態においては９９８)。このようにして、現在合焦点位置および該現在合焦点位置における複数の画素の明度の合算値を求めたならば、制御手段７は現在合焦点位置(図６に示す実施形態においてはZ3)をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の現在合焦点記憶領域７３cに格納するとともに、現在合焦点位置（Z3）における複数の画素の明度の合算値(図６に示す実施形態においては９９８)を現在合算明度としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３の現在合算明度記憶領域９３dに格納する。次に、制御手段７は、基準合算明度記憶領域７３bに格納された基準合算明度(図５に示す実施形態においては１０００)と現在合算明度記憶領域９３cに格納された現在合算明度(図６に示す実施形態においては９９８)とを比較して、基準合算明度と現在合算明度との差の絶対値が許容値範囲（例えば１０）である場合には、現在合焦点記憶領域７３cに格納された現在合焦点位置（Z3）を対物レンズ６１の合焦点位置とする。 Next, a procedure for detecting the in-focus position of the objective lens 61 in the imaging unit 6 when the next semiconductor wafer 10 is held on the chuck table 36 as a workpiece will be described.
As described above, the semiconductor wafer 10 is sucked and held on the chuck table 36 (wafer holding step). Then, the machining feed means 37 is operated to position the chuck table 36 that sucks and holds the semiconductor wafer 10 directly below the imaging means 6. If the chuck table 36 is positioned directly below the imaging means 6, the control means 7 controls the current adjusting means 64 to set the intensity of light emitted by the illumination means 63 to a predetermined value. Then, the control means 7 operates the condensing point position adjusting means / focal position adjusting means 53 to move the unit housing 52 constituting the laser beam irradiation unit 5 on which the imaging means 6 is mounted while moving the objective lens in the Z-axis direction. Images captured by the solid-state image sensor 62 at a plurality of positions in the Z-axis direction of 61 are captured. Next, the control means 7 obtains differential values of the brightness of the plurality of pixels in the plurality of images picked up by the solid-state image sensor 62, and each based on the detection signal from the Z-axis direction position detection means 54 as shown in FIG. A relation map (2) with the differential value of the brightness at the position in the Z direction is created. Then, the control means 7 sets the position in the Z direction (Z3 in the embodiment shown in FIG. 6) at which the differential value of the brightness of the pixel is the maximum as the current in-focus position, and the plurality of pixels at the current in-focus position. The total value obtained by adding the brightness is calculated (998 in the embodiment shown in FIG. 6). In this way, when the combined value of the current in-focus position and the brightness of a plurality of pixels at the current in-focus position is obtained, the control means 7 determines the current in-focus position (Z3 in the embodiment shown in FIG. 6). In addition to being stored in the current in-focus storage area 73c of the random access memory (RAM) 73, the sum of the brightness values (998 in the embodiment shown in FIG. 6) of the plurality of pixels at the current in-focus position (Z3) is present. Is stored in the current total brightness storage area 93 d of the random access memory (RAM) 73. Next, the control means 7 uses the reference total brightness (1000 in the embodiment shown in FIG. 5) stored in the reference total brightness storage area 73b and the current total brightness (refer to FIG. 6) stored in the current total brightness storage area 93c. 998) in the embodiment shown, and if the absolute value of the difference between the reference total brightness and the current total brightness is within the allowable value range (for example, 10), it is stored in the current focus storage area 73c. The current in-focus position (Z3) is set as the in-focus position of the objective lens 61.

なお、基準合算明度と現在合算明度との差の絶対値が許容値範囲（例えば１０）を超えている場合、例えば現在合算明度が基準合算明度より小さい場合には、制御手段７は電流調整手段６４を制御して照明手段６３によって照射される光の強さを段階的に高くして上述したように画素の明度の微分値が最大となるZ方向位置および複数の画素の明度を合算した合算値（現在合算明度）を求め、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲になったときのZ軸方向位置を対物レンズ６１の合焦点位置(Zx)とし、現在合焦点記憶領域７３cに格納された合焦点位置を(Zx)に書き換える。そして、集光器５２１の集光点位置（Zp）を (Zx−Δz）として定める。また、現在合算明度が基準合算明度より大きい場合には制御手段７は電流調整手段６４を制御して照明手段６３によって照射される光の強さを段階的に低くして上述したように画素の明度の微分値が最大となるZ方向位置および複数の画素の明度を合算した合算値（現在合算明度）を求め、基準合算明度と現在合算明度との差の絶対値が許容値範囲になったときのZ軸方向位置を対物レンズ６１の合焦点位置(Zx)とし、現在合焦点記憶領域７３cに格納された合焦点位置を(Zx)に書き換える。そして、集光器５２１の集光点位置（Zp）を (Zx−Δz）として定める。 When the absolute value of the difference between the reference total brightness and the current total brightness exceeds an allowable value range (for example, 10), for example, when the current total brightness is smaller than the reference total brightness, the control means 7 controls the current adjustment means. 64 is controlled to increase the intensity of light emitted by the illumination means 63 in a stepwise manner, and as described above, the Z-direction position where the differential value of the brightness of the pixel is maximum and the brightness of the plurality of pixels are added together. The value (current total brightness) is obtained, and the Z-axis direction position when the difference between the reference total brightness and the current total brightness is within the allowable range is set as the focal position (Zx) of the objective lens 61, and the current focal point storage area The in-focus position stored in 73c is rewritten to (Zx). And the condensing point position (Zp) of the collector 521 is defined as (Zx−Δz). If the current combined lightness is greater than the reference combined lightness, the control means 7 controls the current adjusting means 64 to gradually reduce the intensity of light emitted by the illumination means 63 as described above. The total value (current total lightness) obtained by adding the lightness of the Z-direction position and multiple pixels where the differential value of lightness is maximum was obtained, and the absolute value of the difference between the standard total lightness and the current total lightness was within the allowable range. The Z-axis direction position at that time is set as the in-focus position (Zx) of the objective lens 61, and the in-focus position currently stored in the in-focus storage area 73c is rewritten to (Zx). And the condensing point position (Zp) of the collector 521 is defined as (Zx−Δz).

以上のように図示の実施形態における加工装置としてのレーザー加工装置１においては、基準合算明度記憶領域７３bに記憶された基準合算明度と現在合算明度記憶領域７３dに記憶された現在合算明度とを比較して、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲である場合には、現在合焦点記憶領域７３cに記憶された現在合焦点位置を対物レンズの合焦点位置とし、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲を超えている場合は、照射手段によって照射される光の強さを調整しつつ現在合焦点位置および現在合算明度を求め、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲になったときの現在合焦点記憶領域７３cに記憶された現在合焦点位置を対物レンズの合焦点位置とするので、基準合算明度記憶領域７３bに格納された基準合算明度を再現して撮像手段によってチャックテーブルに保持された被加工物を撮像し対物レンズの合焦点位置を検出するため、撮像手段の合焦点位置と集光器の集光点位置との差(Δz)が安定し、被加工物を撮像手段で撮像した際の合焦点位置から(Δz)を引いた値を集光器の集光点位置とすることが可能となる。 As described above, in the laser processing apparatus 1 as the processing apparatus in the illustrated embodiment, the reference total brightness stored in the reference total brightness storage area 73b is compared with the current total brightness stored in the current total brightness storage area 73d. When the difference between the reference total brightness and the current total brightness is within the allowable range, the current focus position stored in the current focus storage area 73c is set as the focus position of the objective lens, and the reference total brightness and If the difference from the current total brightness exceeds the allowable range, obtain the current focal position and the current total brightness while adjusting the intensity of the light emitted by the irradiation means. Since the current in-focus position stored in the current in-focus storage area 73c when the difference between the two values falls within the allowable value range is set as the in-focus position of the objective lens, the reference stored in the reference total brightness storage area 73b The difference between the in-focus position of the imaging means and the condensing point position of the condenser is used to reproduce the brightness and image the workpiece held on the chuck table by the imaging means to detect the in-focus position of the objective lens. (Δz) is stable, and a value obtained by subtracting (Δz) from the in-focus position when the workpiece is imaged by the imaging means can be set as the condensing point position of the condenser.

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、図示の実施形態においては本発明をレーザー加工装置に適用した例を示したが、本発明は切削装置等の他の加工装置に適用することができる。 Although the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, in the illustrated embodiment, the present invention is applied to a laser processing apparatus, but the present invention can be applied to another processing apparatus such as a cutting apparatus.

１：レーザー加工装置
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー照射ユニット
５３：集光点位置調整手段兼焦点位置調整手段
５４：Z軸方向位置検出手段
６：撮像手段
６１：対物レンズ
６２：固体撮像素子
６３：照明手段
６４：電流調整手段
７：制御手段 1: Laser processing device 3: Chuck table mechanism 36: Chuck table 37: Processing feed means 38: First index feed means 4: Laser beam irradiation unit support mechanism 42: Movable support base 43: Second index feed means 5: Laser irradiation unit 53: focusing point position adjusting means / focal position adjusting means 54: Z-axis direction position detecting means 6: imaging means 61: objective lens 62: solid-state imaging device 63: illumination means 64: current adjusting means 7: control means

Claims

被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物を撮像する撮像手段とを具備し、
該撮像手段は、光の強さを調整して被加工物に光を照射する照射手段と、被加工物からの反射光を捉える対物レンズと、該対物レンズが捉えた反射光の明度を電気信号に変換する複数の画素からなる固体撮像素子とを具備している加工装置であって、
該撮像手段の該対物レンズを該チャックテーブルに保持された被加工物に接近および離反する方向（Z軸方向）に移動せしめる焦点調整手段と、該焦点調整手段によって移動せしめられた該対物レンズの位置を検出するZ方向位置検出手段と、該固体撮像素子および該焦点調整手段からの信号に基づいて該撮像手段の合焦点位置を求める制御手段と、を具備し、
該制御手段は、
該照射手段によって照射される光の強さを所定の値に設定するとともに該焦点調整手段を作動して対物レンズをZ軸方向に移動させつつ該対物レンズの複数のZ軸方向位置での画像を取り込み、該複数の画像における明度の微分値が最大となった際の該対物レンズのZ軸方向位置を基準合焦点位置として記憶する基準合焦点位置記憶領域および該基準合焦点位置における複数の画素の明度を合算した基準合算明度を記憶する基準合算明度記憶領域と、
該照射手段によって照射される光の強さを所定の値に設定するとともに該焦点調整手段を作動して対物レンズをZ軸方向に移動させつつ該対物レンズの複数のZ軸方向位置での画像を取り込み、該複数の画像における明度の微分値が最大となった際の該対物レンズのZ軸方向位置を現在合焦点位置として記憶する現在合焦点位置記憶領域および該現在合焦点位置における複数の画素の明度を合算した現在合算明度を記憶する現在合算明度記憶領域と、を有するメモリーを備えており、
該基準合算明度記憶領域に記憶された基準合算明度と該現在合算明度記憶領域に記憶された現在合算明度とを比較して、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲である場合には、該現在合焦点位置記憶領域に記憶されている現在合焦点位置を該対物レンズの合焦点位置とし、
基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲を超えている場合は、該照射手段によって照射される光の強さを調整しつつ現在合焦点位置および現在合算明度を求め、基準合算明度と現在合算明度との差が許容値範囲になったときの該現在合焦点位置記憶領域に記憶されている現在合焦点位置を該対物レンズの合焦点位置とする、
ことを特徴とする加工装置。 A chuck table having a holding surface for holding a workpiece, a processing means for processing the workpiece held on the chuck table, and an imaging means for imaging the workpiece held on the chuck table. And
The imaging means includes an irradiating means for adjusting the intensity of light to irradiate the workpiece with light, an objective lens for capturing reflected light from the workpiece, and the brightness of the reflected light captured by the objective lens. A processing apparatus comprising a solid-state imaging device composed of a plurality of pixels to be converted into signals,
Focus adjusting means for moving the objective lens of the imaging means in a direction (Z-axis direction) approaching and moving away from the workpiece held on the chuck table, and the objective lens moved by the focus adjusting means Z-direction position detection means for detecting the position, and control means for obtaining the in-focus position of the imaging means based on signals from the solid-state imaging device and the focus adjustment means,
The control means includes
The intensity of light emitted by the irradiating means is set to a predetermined value and the focus adjusting means is operated to move the objective lens in the Z-axis direction while images of the objective lens at a plurality of Z-axis direction positions And a reference in-focus position storage area for storing the Z-axis direction position of the objective lens when the differential value of brightness in the plurality of images is maximized as a reference in-focus position, and a plurality of reference in-focus positions A reference summed brightness storage area for storing a reference summed brightness obtained by summing up the brightness of pixels;
The intensity of light emitted by the irradiating means is set to a predetermined value and the focus adjusting means is operated to move the objective lens in the Z-axis direction while images of the objective lens at a plurality of Z-axis direction positions , And a current in-focus position storage area for storing the Z-axis direction position of the objective lens when the differential value of brightness in the plurality of images is maximized as a current in-focus position, and a plurality of in-focus positions at the current in-focus position A memory having a current combined lightness storage area for storing the current combined lightness obtained by adding together the lightness of pixels;
When the reference total lightness stored in the reference total lightness storage area is compared with the current total lightness stored in the current total lightness storage area, and the difference between the reference total lightness and the current total lightness is within an allowable value range Includes the current in-focus position stored in the current in-focus position storage area as the in-focus position of the objective lens,
When the difference between the reference total brightness and the current total brightness exceeds the allowable range, the current total focal position and the current total brightness are obtained while adjusting the intensity of light emitted by the irradiation means. The current in-focus position stored in the current in-focus position storage area when the difference between the current and total brightness is within the allowable range, and the in-focus position of the objective lens.
A processing apparatus characterized by that.

該加工手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物に照射する集光器と、該集光器をZ軸方向に移動せしめる集光点位置調整手段とを備えたレーザー光線照射手段であり、
該メモリーは、基準合焦点位置記憶領域に格納された基準合焦点位置と集光器の集光点位置との位置関係を記憶する適正位置関係記憶領域を備えている、請求項１記載の加工装置。 The processing means includes a laser beam oscillation means for oscillating a laser beam, a condenser for condensing the laser beam oscillated from the laser beam oscillation means and irradiating the workpiece held on the chuck table, and the condenser Is a laser beam irradiation means provided with a condensing point position adjusting means for moving the Z axis in the Z-axis direction,
The processing according to claim 1, wherein the memory includes an appropriate positional relationship storage area that stores a positional relationship between a reference focal position stored in the reference focused position storage area and a condensing point position of the condenser. apparatus.